[发明专利]一种带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构

说明书

一种带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构。该结构包括内部拉索、边梁、外伸梁、边拉索、平衡索，其中内部拉索两端均和边梁相连，外伸梁一端和相邻边梁的交点相连，另一端和相邻边拉索的交点相连，平衡索一端和边梁相连，另一端和边拉索相连。内部拉索和平衡索的拉力使边梁产生的弯矩可部分抵消，从而减小边梁截面。所述的平衡索并非锚固于地面，节省了用地面积并避免了拉索地面锚固的复杂性。该结构既继承了传统四边形平面投影单层索网结构的优点，又弥补了其不足，是一种边梁所需截面较小、形式新颖、节省地面空间的新型单层索网结构，适用于四边形平面投影的体育、展览等大跨度建筑，具有较好的应用前景。

技术领域

本专利涉及单层索网结构体系，属于建筑钢结构领域。

背景技术

作为张力结构的一种重要形式，单层索网结构受力合理，充分利用材料强度，耗钢量少，且建筑形式美观，造型富于变化，在国内外得到了广泛应用。单层索网结构的曲面形式一般为马鞍形，由外部受压或受压弯的边梁和内部拉索组成，内部拉索需要施加一定的预拉力以保证必要的结构刚度，拉索预拉力由外部边梁平衡。

单层索网结构按照其平面投影形式主要分为圆形投影单层索网结构、四边形投影单层索网结构。其中，圆形投影单层索网结构的外环梁主要承受压力，受力较合理，因此是单层索网结构中应用最多的形式。而四边形投影单层索网结构的边梁同时受到压力和弯矩的作用，受力较为不利，往往需要很大的截面，导致结构材耗的增加；为了减小边梁截面，以往的工程实践中大多采用布置若干两端分别连于边梁和地面的拉索来部分平衡内部拉索拉力，但拉索的地面锚固不仅增加了设计和施工难度，而且占用了一定的地面空间。

发明内容

为了克服现有四边形投影单层索网结构的不足，本专利提出一种带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构。该结构包括内部拉索、边梁、外伸梁、边拉索、平衡索，其中内部拉索两端均和边梁相连，外伸梁一端和相邻边梁的交点相连，另一端和相邻边拉索的交点相连，平衡索一端和边梁相连，另一端和边拉索相连。

本发明的目的是通过以下技术特征实现的。

带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构的特征在于边梁同时受到内部拉索向内的拉力和外部平衡索向外的拉力，两种拉力有相互抵消的效果，边梁受到的弯矩可得到有效降低，从而减小边梁所需截面。

带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构的特征在于平衡索的拉力传递至边拉索和外伸梁，力的传递路径简单直接，设计和施工的难度大大降低。

带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构的特征在于平衡索并非锚固于地面，节省了用地面积。

该种四边形平面投影单层索网结构既继承了传统四边形平面投影单层索网结构的优点，又弥补了其不足。它是一种边梁所需截面较小、形式新颖、节省地面空间的新型单层索网结构，适用于四边形平面投影的体育、展览等大跨度建筑，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构俯视图。

图2为带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构轴测图。

图中：1-内部拉索，2-边梁，3-外伸梁，4-边拉索，5-平衡索。

具体实施方式

如图1和图2所示，本专利所述的带外部平衡索的四边形平面投影单层索网结构包括内部拉索1、边梁2、外伸梁3、边拉索4、平衡索5，其中内部拉索1两端均和边梁2相连，外伸梁3一端和相邻边梁2的交点相连，另一端和相邻边拉索4的交点相连，平衡索5一端和边梁2相连，另一端和边拉索4相连。内部拉索1和平衡索5的拉力使边梁2产生的弯矩可部分抵消，从而减小边梁2截面。所述的平衡索5并非锚固于地面，节省了用地面积并避免了拉索地面锚固的复杂性。该结构既继承了传统四边形平面投影单层索网结构的优点，又弥补了其不足，是一种边梁所需截面较小、形式新颖、节省地面空间的新型单层索网结构，适用于四边形平面投影的体育、展览等大跨度建筑，具有较好的应用前景。